Θα μπορούσε ένα τόσο βασικό στοιχείο της ύπαρξής μας, όπως η αναπνοή, να αποκαλύψει κάθε ασθένεια από την οποία πάσχουμε, πριν καν υπάρξουν συμπτώματα που την μαρτυρούν; Και όμως ναι, επισημαίνουν ερευνητές από το CU Boulder και το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST), οι οποίοι ανέπτυξαν ένα πρωτοποριακό τεστ αναπνοής με βάση το λέιζερ, που αξιοποιεί την τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης (AI). Η ομάδα μελέτης υποστηρίζει ότι, εάν τα ευρήματα για την αποτελεσματικότητα αυτού του εργαλείου επιβεβαιωθούν, θα φέρουν μια επανάσταση στην ιατρική διάγνωση. Η σχετική έρευνα δημοσιεύεται στο Journal of Breath Research.
Ίσως να σκέφτεστε ότι, με αυτό το αυτοδιαγνωστικό εργαλείο, θα μπορείτε να εντοπίσετε τη γρίπη ή ένα κοινό κρυολόγημα, όμως οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι αυτό είναι μόνο μια σταγόνα στον ωκεανό. Το καινοτόμο τεστ θα είναι σε θέση να εντοπίσει πολύ πιο σοβαρές ασθένειες, όπως ο καρκίνος και ο διαβήτης σε πρώιμο στάδιο, πριν την εμφάνιση συμπτωμάτων που να υποψιάζουν, αλλάζοντας τον «χάρτη» της έγκαιρης διάγνωσης και θεραπείας.
Το εν λόγω τεστ σχεδιάστηκε αρχικά με στόχο την ανίχνευση της COVID-19, όμως οι ερευνητές διαπίστωσαν σύντομα ότι οι πιθανές εφαρμογές του θα μπορούσαν να είναι εκτεταμένες, περιλαμβάνοντας τον εντοπισμό μιας σειράς ασθενειών.
Το τεστ αναπνοής βασίζεται σε μια τεχνική φασματοσκοπίας συχνοτήτων, που χρησιμοποιεί ένα λέιζερ, προκειμένου να διακρίνει ένα μόριο από ένα άλλο. Με αυτό τον τρόπο, το τεστ είναι δυνητικά σε θέση να εντοπίσει βιοδείκτες ασθένειας στην ανθρώπινη αναπνοή. Η συσκευή έχει βελτιωθεί σημαντικά με τον καιρό, με τους ερευνητές να έχουν ενισχύσει πολλαπλασιαστικά την ευαισθησία της. Παράλληλα, η ομάδα ενσωμάτωσε στη συσκευή τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης, η οποία παρέχει τη δυνατότητα ανάλυσης δεδομένων, αναγνώρισης μοτίβων και ανάπτυξης κριτηρίων, συμβάλλοντας σε πιο έγκυρες διαγνώσεις.
Η ικανότητα του τεστ αναπνοής να διαγνώσει ένα μεγάλο εύρος ασθενειών έγκειται στο γεγονός ότι, ασθένειες όπως ο καρκίνος και ο διαβήτης αλλάζουν τον μεταβολισμό του σώματος και προκαλούν μοναδικές αλλαγές στη σύνθεση της αναπνοής. Έτσι, ανιχνεύοντας μόρια, το τεστ θα μπορούσε ενδεχομένως να διαγνώσει αυτές τις ασθένειες, εντοπίζοντας τα μοναδικά «αποτυπώματα αναπνοής» τους. Εάν αυτή η υπόθεση επιβεβαιωθεί, θα προσφέρει ένα μη επεμβατικό, γρήγορο και οικονομικά αποδοτικό διαγνωστικό εργαλείο, που δεν απαιτεί τη χρήση δαπανηρών χημικών ή άβολων διαδικασιών.
Η ικανότητα του τεστ αναπνοής να ανιχνεύει ασθένειες σε πρώιμο στάδιο θα μπορούσε να επηρεάσει σημαντικά τα αποτελέσματα για τους ασθενείς, επιτρέποντας πρώιμες παρεμβάσεις, καλύτερη διαχείριση της νόσου και, τελικά, βελτιωμένα ποσοστά επιβίωσης. Οι ερευνητές έχουν εστιάσει τώρα στη δημιουργία ενός τσιπ που θα φιλοξενεί την ίδια τεχνολογία, επιτρέποντας στους ανθρώπους να παρακολουθούν μόνοι τους την υγεία τους σε πραγματικό χρόνο. Το εν λόγω τσιπ θα αποτελέσει ένα εύκολο και οικονομικό εργαλείο, ενδεχομένως ικανό να ενσωματωθεί στο smartphone.
«Τι θα γινόταν αν μπορούσατε να εντοπίσετε μια ένδειξη στην αναπνοή σας, που θα «μαρτυρούσε» τον καρκίνο πριν ακόμη υπάρξουν συμπτώματα;», διερωτάται η μοριακή βιολόγος Leslie Leinwand, επικεφαλής επιστημονική υπεύθυνη της BioFrontiers και μέλος της ομάδας μελέτης.
Στόχος του καινοτόμου εργαλείου, όμως, δεν είναι μόνο να εντοπίζει τις ασθένειες, αλλά και να συμβάλλει στην κατανόηση των παραγόντων υγείας που επηρεάζουν τη δημιουργία ή την επιδείνωση των ασθενειών. Οι ερευνητές ευελπιστούν, επιπλέον, να βοηθήσουν στην ανάπτυξη ενός Άτλαντα Ανθρώπινης Αναπνοής, μια πρωτοβουλία που στοχεύει να χαρτογραφήσει κάθε μόριο στην ανθρώπινη εκπνοή και να το συσχετίσει με τα αποτελέσματα υγείας.
«Ένα μέλλον στο οποίο θα μπορούσατε να φυσήξετε σε ένα επιστόμιο ενσωματωμένο στο τηλέφωνό σας και να λάβετε πληροφορίες για την υγεία σας σε πραγματικό χρόνο είναι δυνατό. Οι δυνατότητες είναι ατελείωτες», λέει ο Jun Ye, συνεργάτης της JILA και επίκουρος καθηγητής φυσικής.
